抽水蓄能机组安全监控系统及方法技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种抽水蓄能机组安全监控系统及方法，所述方法包括：获取抽水蓄能机组工作时的参数；初始化抽水蓄能机组的N维状态空间；计算安全阈值，其中所述安全阈值为抽水蓄能机组参数的安全运行状态与非安全运行状态之间的参数阈值；确定监控抽水蓄能设备在正常运行状态与安全运行状态之间的参数阈值以作为安全阀边线，以及安全运行状态与非安全运行状态之间的参数阈值以作为不可逾越的边线。

Safety monitoring system and method of pumped storage unit

An embodiment of the invention discloses a safety monitoring system and method for a pumped storage unit. The method includes: obtaining the parameters of the pumped storage unit working, initializing the N dimension state space of the pumped storage unit, and calculating the safety threshold, in which the safety threshold is the safe running state and the security of the parameters of the pumped storage unit. The parameter threshold between the whole running state and the parameter threshold between the normal running state and the safe running state is determined as the border of the safety valve and the parameter threshold between the safe running state and the unsafe running state as the insuperable side line.

【技术实现步骤摘要】
抽水蓄能机组安全监控系统及方法
本专利技术涉及电子
，特别是一种抽水蓄能机组安全监控系统及方法。
技术介绍
抽水蓄能电站在电网负责调峰填谷、调频、调相、紧急事故备用、黑启动和系统容量备用的任务，由此可见抽水蓄能电站对于提高电力系统效率和能量使用率具有非常重要的作用。抽水蓄能电站在使用中，特别是在运行中工况转换和过渡过程下，抽水蓄能机组会进行频繁启停、频繁进行工况转换。如果在工况转换的过渡过程中任何一个设备参数出现异常，都将导致电站处于不稳定状态，给电站安全造成危害，因此抽水蓄能电站中设备的安全阈值参数是实现提前安全保护的屏障。在现有技术中，抽水蓄能电站中设备的安全阈值参数通常无法通过现场试验获取。如果通过仿真试验的方法获取安全阈值参数时，往往仿真的场景与实际相差很大，且仿真需要单台机组的所有寿命期间的工况都要考虑到，这是个费时费力的工作，难以实现。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术实施例的目的是提供一种能够对抽水蓄能电站系统进行有效的安全和能效管理。为了实现上述目的，本专利技术实施例提出了一种抽水蓄能机组安全监控方法，包括：步骤1、获取抽水蓄能机组工作时的参数；步骤2、初始化抽水蓄能机组的N维状态空间其中抽水蓄能机组正常运行状态时N维状态空间安全运行状态N维状态空间非安全运行状态时N维状态空间步骤3、利用以下公式3.1计算安全阈值，其中所述安全阈值为抽水蓄能机组参数的安全运行状态与非安全运行状态之间的参数阈值；V(X，e)＝XTPX+K(e)公式3.1其中，所述公式3.1中包括可达集ψ(t,X0,D)、不可达集XS∩Xu＝φ和阈值计算方程组成V(X，e)＝XTPX+K(e)，其中P是对称的正定矩阵，由PA+ATP＝-Q求解，K(e)为V(X,e)函数相关联的阈值系数；X状态空间变量，A状态变量的系数矩阵，ATA的转置矩阵；R为状态工作点的集合，Ψ某一次运行轨迹的集合，φ为空集；X0初始状态，D扰动量，Xs安全状态，Xu不安全状态，Q为正定矩阵，可任意选定。步骤4、根据公式3.1确定监控抽水蓄能设备在正常运行状态与安全运行状态之间的参数阈值以作为安全阀边线，以及安全运行状态与非安全运行状态之间的参数阈值以作为不可逾越的边线。其中，所述方法还包括：根据安全阀边线和不可逾越的边线，生成监控抽水蓄能设备的状态模型；其中所述安全阀边线组成的空间嵌套在所述不可逾越的边线形成的空间内。其中，所述方法还包括：通过安全阀边线和不可逾越的边线，建立监控抽水蓄能设备的运行监测模型；实时控制监控抽水蓄能设备的工作参数，以使监控抽水蓄能设备工作在安全阀边线内。其中，所述方法还包括：在监控抽水蓄能设备的工作状态达到安全阀边线与不可逾越的边线的空间时，紧急停机并报警。同时，本专利技术实施例还提出了一种抽水蓄能机组安全监控系统，包括：参数获取模块，用于获取抽水蓄能机组工作时的参数；初始化模块，用于初始化抽水蓄能机组的N维状态空间其中抽水蓄能机组正常运行状态时N维状态空间安全运行状态N维状态空间非安全运行状态时N维状态空间参数阈值获取模块，用于利用以下公式3.1计算安全阈值，其中所述安全阈值为抽水蓄能机组参数的安全运行状态与非安全运行状态之间的参数阈值；V(X，e)＝XTPX+K(e)公式3.1其中，所述公式3.1中包括可达集ψ(t,X0,D)、不可达集XS∩Xu＝φ和阈值计算方程组成V(X，e)＝XTPX+K(e)，其中P是对称的正定矩阵，由PA+ATP＝-Q求解，K(e)为V(X,e)函数相关联的阈值系数；X状态空间变量，A状态变量的系数矩阵，ATA的转置矩阵；R为状态工作点的集合，Ψ某一次运行轨迹的集合，φ为空集；X0初始状态，D扰动量，Xs安全状态，Xu不安全状态，Q为正定矩阵可任意选定。边界获取模块，用于根据公式3.1确定监控抽水蓄能设备在正常运行状态与安全运行状态之间的参数阈值以作为安全阀边线，以及安全运行状态与非安全运行状态之间的参数阈值以作为不可逾越的边线。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：上述技术方案提出了一种抽水蓄能机组安全监控系统及方法，能够很好的确定正常运行区域、安全运行区域、非安全运行区域，这样就可以通过实时的抽水蓄能机组的参数来确定当前的抽水蓄能机组的运行在哪一个区域，从而实现对抽水蓄能机组运行状态的实时监控。附图说明图1为本专利技术实施例的监控抽水蓄能设备的运行监测模型图；图2为本专利技术实施例的方法流程图；图3为本专利技术实施例中的二阶系统风电机组转速安全阈值计算示意图；图4为本专利技术实施例的系统示意框图。具体实施方式为了说明本专利技术的一种基下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术实施例提出了一种抽水蓄能机组安全监控方法，其流程如图2所示的，包括：步骤1、获取抽水蓄能机组工作时的参数；并根据监控抽水蓄能设备工作时的参数以及对应的状态，利用数值状态方程进行辨识以确定运行工况数学模型；步骤2、初始化抽水蓄能机组的N维状态空间其中抽水蓄能机组正常运行状态时N维状态空间安全运行状态N维状态空间非安全运行状态时N维状态空间步骤2、利用以下公式3.1计算安全阈值，其中所述安全阈值为抽水蓄能机组参数的安全运行状态与非安全运行状态之间的参数阈值；V(X，e)＝XTPX+K(e)公式3.1其中，所述公式3.1中包括可达集ψ(t,X0,D)、不可达集XS∩Xu＝φ和阈值计算方程组成V(X，e)＝XTPX+K(e)，其中P是对称的正定矩阵，由PA+ATP＝-Q求解，K(e)为V(X,e)函数相关联的阈值系数；X状态空间变量，A状态变量的系数矩阵，ATA的转置矩阵；R为状态工作点的集合，Ψ某一次运行轨迹的集合，φ为空集；X0初始状态，D扰动量，Xs安全状态，Xu不安全状态，Q为正定矩阵可任意选定。步骤3、根据公式3.1确定监控抽水蓄能设备在正常运行状态与安全运行状态之间的参数阈值以作为安全阀边线，以及安全运行状态与非安全运行状态之间的参数阈值以作为不可逾越的边线。其中，所述方法还包括：通过安全阀边线和不可逾越的边线，建立监控抽水蓄能设备的运行监测模型；实时控制监控抽水蓄能设备的工作参数，以使监控抽水蓄能设备工作在安全阀边线内。其中，所述方法还包括：在监控抽水蓄能设备的工作状态达到安全阀边线与不可逾越的边线的空间时，紧急停机并报警。其中，所述方法还包括：根据安全阀边线和不可逾越的边线，生成监控抽水蓄能设备的状态模型；其中所述安全阀边线组成的空间嵌套在所述不可逾越的边线形成的空间内。抽水蓄能电站在电网负责调峰填谷、调频、调相、紧急事故备用、黑启动和系统容量备用的任务，特别对运行中的工况转换和过渡过程下，抽水蓄能机组的频繁启停、频繁进行工况转换；如果在工况转换的过渡过程中任何一个设备参数出现异常，将导致电站处于不稳定状态，给电站安全造成危害。因此，安全阈值参数是实现提前安全保护的屏障，通常无法通过现场试验获取，如果通过仿真试验的方法获取，往往仿真的场景与实际相差很大，同时，这个仿真需要单台机组的所有寿命期间的工况都要考虑到，这是个费时费力的工作，难以实现，因此，我们专利技术了一种抽水蓄能机组安全监控系统及安全阈值获取方法，用于对机组进行安全评估。本专利技术公开了一种抽水蓄能机组安全监控系统及安全阈值获取方法，抽水蓄能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抽水蓄能机组安全监控方法，其特征在于，包括：步骤1、获取抽水蓄能机组工作时的参数；步骤2、初始化抽水蓄能机组的N维状态空间

【技术特征摘要】
1.一种抽水蓄能机组安全监控方法，其特征在于，包括：步骤1、获取抽水蓄能机组工作时的参数；步骤2、初始化抽水蓄能机组的N维状态空间其中抽水蓄能机组正常运行状态时N维状态空间安全运行状态N维状态空间非安全运行状态时N维状态空间步骤3、利用以下公式3.1计算安全阈值，其中所述安全阈值为抽水蓄能机组参数的安全运行状态与非安全运行状态之间的参数阈值；V(X，e)＝XTPX+K(e)公式3.1其中，所述公式3.1中包括可达集ψ(t,X0,D)、不可达集XS∩Xu＝φ和阈值计算方程组成V(X，e)＝XTPX+K(e)，其中P是对称的正定矩阵，由PA+ATP＝-Q求解，K(e)为V(X,e)函数相关联的阈值系数；X状态空间变量，A状态变量的系数矩阵，ATA的转置矩阵；R为状态工作点的集合，Ψ某一次运行轨迹的集合，φ为空集；X0初始状态，D扰动量，Xs安全状态，Xu不安全状态，Q为正定矩阵，可任意选定；步骤4、根据公式3.1确定监控抽水蓄能设备在正常运行状态与安全运行状态之间的参数阈值以作为安全阀边线，以及安全运行状态与非安全运行状态之间的参数阈值以作为不可逾越的边线。2.根据权利要求1所述的抽水蓄能机组安全监控方法，其特征在于，所述方法还包括：根据安全阀边线和不可逾越的边线，生成监控抽水蓄能设备的状态空间模型；其中所述安全阀边线组成的空间属于在所述不可逾越的边线形成的空间以内。3.根据权利要求2所述的抽水蓄能机组安全监控方法，其特征在于，所述方法还包括：通过安全阀边线和不可逾越的边...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜涛，李勇，宋旭峰，郭旭东，朱海峰，古振富，郝国文，高冠群，刘念浩，郭帅，邓英，温国强，韩娜，王德昌，周文宇，
申请(专利权)人：国网新源控股有限公司，河北张河湾蓄能发电有限责任公司，北京许继电气有限公司，华北电力大学，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京,11